Baixe Rlatório Fïsica Experimental FENÔMENOS FÍSICOS e outras Provas em PDF para Física Experimental, somente na Docsity! FENÔMENOS FÍSICOS Eduardo Muniz Alcova Sarah de Menezes Viana RESUMO Foram realizados dois experimentos com o intuito de se estudar os fenômenos de mudanças de estado, tais como a fusão, ebulição e sublimação. No primeiro, realizaram- se medidas de temperatura de uma mistura de água e gelo em intervalos constantes de tempo, o que nos forneceu o ponto de fusão da água. Tal mistura posteriormente foi aquecida e, até que atingisse seu ponto de ebulição, continuou a ter suas temperaturas medidas. No segundo, cristais de iodo foram depositados em um béquer tampado com um vidro de relógio e, ao serem levemente aquecidos, pudemos observar o fenômeno da sublimação mais claramente do que no caso da água, já que o vapor do iodo tinha uma coloração violeta. Através das observações feitas, conclui-se que, tanto para o ponto de fusão quanto para o ponto de ebulição, os dados obtidos foram similares aos que constam na leitura e, a pequena diferença obtida é proveniente da diferença de altitude e pressão do local em que o experimento foi realizado. INTRODUÇÃO O estado físico da matéria depende do maior ou menor grau de agregação entre suas partículas constituintes. Quando uma substância muda de estado, sofre alterações tanto nas suas características macroscópicas (volume, forma, etc.) quanto nas microscópicas (arranjo de partículas), não havendo, contudo, alteração em sua composição. USBERCO e SALVADOR, (2006). A mudança de sólido para líquido recebe o nome de fusão; a mudança do estado líquido para o gasoso pode ser chamada de vaporização, evaporação ou ebulição; e a mudança do estado sólido para o gasoso (e vice versa) é chamada de sublimação. Tais mudanças ocorrem em um determinado momento, conhecido como Ponto de Fusão, Ponto de Ebulição ou Ponto de Sublimação, cuja determinação foi o objetivo dos experimentos realizados, além do estudo dos fenômenos físicos e da comparação entre os resultados obtidos e os dados apresentados na literatura. O ponto de ebulição de um líquido se dá no momento em que a sua pressão de vapor se iguala à pressão atmosférica, não sendo, portanto, constante. O ponto de ebulição adotado como padrão ocorre à pressão de 1 atm, o qual, para a água, é 100ºC. Em pressões mais elevadas (no litoral, por exemplo), o ponto de ebulição é maior enquanto a baixas pressões seu ponto de ebulição é mais baixo. (BRADY e HUMISTON, 1986) Para qualquer substância, a uma dada pressão há uma temperatura característica na qual o líquido e o sólido podem coexistir em equilíbrio, a qual é chamada de ponto de fusão. Neste, a velocidade na qual as partículas deixam o sólido e entram no líquido é a mesma na qual as partículas deixam o líquido e se ligam ao sólido. Para a água, sob pressão normal de 1 atm, o ponto de fusão é na temperatura de 0ºC.4 O ponto de sublimação é o ponto em que a pressão de vapor da substância é igual à pressão externa.5 Alguns exemplos de sublimação em temperatura ambiente e pressão atmosférica ambiente são a da naftalina, do gelo seco e do iodo. Vapores de iodo são, segundo Leenson (2005), invisíveis na temperatura ambiente e à baixa pressão. A partir do aquecimento dos cristais de iodo foi possível visualizar melhor o fenômeno da sublimação, além de estimar a temperatura na qual o vapor se torna visível e até a pressão do experimento. PARTE EXPERIMENTAL No primeiro experimento, para a determinação da temperatura de fusão da água pura, foram colocados em um béquer de 100 mL cubos de gelo, preenchendo 2/3 de seu volume, e 10 mL de água destilada. O sistema foi colocado sobre uma tela de amianto montada sobre um tripé e a partir de um termômetro pudemos medir, a cada 2 minutos, a temperatura do sistema, obtendo-se, assim, dados suficientes para a elaboração de um gráfico. Quando a temperatura se manteve constante e estável, com variação menor que 1ºC, foi possível a obtenção do ponto de fusão da água, estabelecido em 1ºC nas condições de pressão em que o experimento fora realizado. O sistema montado foi então aquecido com um bico de Bunsen e continuou a ter sua temperatura medida. Desta vez, quando a temperatura se manteve estável, com variação menor que 1ºC, pudemos obter o valor de seu ponto de ebulição, equivalente a 98ºC. No segundo experimento, colocamos dois cristais de iodo em um béquer de 50 mL, completamente seco e o cobrimos com um vidro de relógio. Para que o aquecimento fosse brando, desligamos o bico de Bunsen e aproveitamos o calor da tela de amianto. Logo os cristais de iodo começaram a se sublimar, preenchendo o béquer com um vapor violeta. RESULTADOS E DISCUSSÃO Pode-se observar abaixo, na Figura 1, que o gráfico de aquecimento da água possui dois patamares nos quais a temperatura não oscilou significativamente. Estes correspondem, respectivamente, aos pontos fusão e ebulição da água, pois, para substâncias puras, não há alteração de temperatura durante a mudança de fase Figura 5. Curva de temperatura de ebulição da água em função do tempo, no cume do Monte Everest. Figura 6. Escala adaptada para indicação visual de temperatura. Fonte: Pauling, 1966, p.47.6 A Figura 6 apresenta uma escala de cor do vapor do iodo relacionada à temperatura de aquecimento do mesmo. À temperatura ambiente a sublimação do iodo está presente, no entanto, como os vapores de iodo são invisíveis à temperatura ambiente, para a visualização do fenômeno da sublimação foi necessário aquecê-los. A partir desse aquecimento, é possível estimar a temperatura na qual o vapor se torna visível e até a pressão do experimento. São poucos os modelos fenomenológicos que possibilitam, a cada novo estado de equilíbrio, predizer a temperatura ou a pressão, como foi possível através da água e do iodo. REFERÊNCIAS 1 – BRADY, J. & HUMISTON, G.E., Química Geral Vol. I, Capítulo I, Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos editora S.A., 1986. 2 – USBERCO, J. & SALVADOR, E. Química Volume Único, Unidade 2, São Paulo, Editora Saraiva, 2006) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 10 20 30 40 Te m p e ra tu ra e m O C Tempo em minutos 3 – LEENSON, I.A. Sublimination of iodine at various pressures: Multipurpose experiments in inorganic and physical chemistry. J. Chem. Educ., v. 82, p. 241-245, 2005. 4 – Disponível em <http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua>. Lorena, São Paulo, Brasil. Acessado em 3 de abril de 2011. 5 – Disponível em <http://www.infoescola.com/fisico-quimica/sublimacao/>. Lorena, São Paulo, Brasil. Acessado em 4 de abril de 2011. 6 – Disponível em <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc24/eeq2.pdf>. Lorena, São Paulo, Brasil. Acessado em 2 de abril de 2011.